《ANSYSLSDYNA显式动力学培训手册第三天实用教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ANSYSLSDYNA显式动力学培训手册第三天实用教案（107页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、材料的定义材料的定义(dngy)本章目标本章目标本章内容覆盖了ANSYS/LS-DYNA中材料(cilio)模式的选择与定义标题:现有的材料(cilio)模型ANSYSLS-DYNA材料(cilio)的图形操作界面（GUI）输入材料(cilio)数据线弹性材料(cilio)非线性弹性材料(cilio)塑性材料(cilio)应变率无关各向同性塑性材料(cilio)应变率相关各向同性塑性材料(cilio)应变率相关各向异性塑性材料(cilio)压力相关塑性材料(cilio)温度敏感塑性材料(cilio)状态方程模型第1页/共106页第一页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义本章目标本章
2、目标标题(续):空材料损伤模型泡沫(pom)材料离散单元性质索单元性质刚性材料一般材料定义指导材料定义练习第2页/共106页第二页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义A.可用的材料可用的材料(cilio)模型模型ANSYS/LS-DYNA支持比ANSYS隐式更大的材料库，因此，它几乎能模拟任何实际问题。ANSYS/LS-DYNA材料库提供许多特性，其中包括:考虑应变(yngbin)失效的应变(yngbin)率相关塑性材料模型温度相关和温度敏感塑性材料模型状态方程和空材料模型（鸟撞分析等）为了使用方便，这些材料模型分为5组GUI菜单:LinearNonlinearEquationof
3、StateDiscreteElementPropertiesRigidMaterials第3页/共106页第三页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义B.ANSYS/LS-DYNA材料材料(cilio)图形用户界面图形用户界面材料(cilio)GUI目录树图结构与隐式ANSYS一致.IIIIIIIVV第4页/共106页第四页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义.ANSYS/LS-DYNA材料材料(cilio)图形用户界面图形用户界面现有(xinyu)的ANSYS/LS-DYNA材料库包括:第5页/共106页第五页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义ANSYS/
4、LS-DYNA材料材料(cilio)图形用户界面图形用户界面材料输入方法简单不易出错图形用户界面禁止密度随温度变化的输入不再使用MPMOD和MPUNDO命令(mnglng)图形用户界面能接受直接批处理输入方式(w/oMPMOD)第6页/共106页第六页，共107页。材料的定义材料的定义C.输入输入(shr)材料数据材料数据ANSYS/LS-DYNA中大多数材料需要(xyo)输入密度(DENS),杨氏模量(EX)和泊松比(NUXYorPRXY),这些定义都使用MP命令。在ANSYS/LS-DYNA中，一些材料模型需要(xyo)输入载荷曲线。这些曲线用来定义材料的两个变量的相关性，例如屈服应力随塑
5、性应变的变化。使用两组数组和EDCURVE定义载荷曲线:PreprocessorMaterialPropsCurveOptions.通常，应力应变数据是指真应力与真应变格式第7页/共106页第七页，共107页。材料的定义材料的定义(dngy).输入材料数据输入材料数据通过EDCURVE,LIST或EDCURVE,PLOT命令检查( jinch)应力应变数据EDCURVE, LISTCurve starts at Yield Point第8页/共106页第八页，共107页。材料的定义材料的定义(dngy)D.线弹性材料线弹性材料线弹性材料中包括四种不同的材料模型:流体:充满流体的容器在冲击载荷下
6、的弹性性质各向同性:材料性质各个方向都相同正交各向异性:3个相互正交对称平面上的性质不同各向异性:材料中一点的性质与该点在材料中的位置无关线弹性材料没有塑性变形而完全由虎克定律来定义:流体:EDMP,FLUID,MAT,K弹性流体模型要求输入(shr)DENS（密度）、K（体积模量）体积模量可以通过EDMP命令直接输入(shr)或者由EX和NUXY的值用下式自动计算:第9页/共106页第九页，共107页。材料的定义材料的定义(dngy).线弹性材料线弹性材料各向同性:大多数工程材料（例如(lr)钢铁）都是各向同性的通过DENS、EX和NUXY定义即可正交各向异性:EDMP,ORTHO正交各向异
7、性材料通过9个独立的常数和DENS定义横向各向同性材料（正交各向异性的一种特例）通过5个独立的常数(EXX,EZZ,NUXY,NUXZ,GXY)和DENS定义正交各向异性材料的定义与EDLCS命令所定义的坐标系编号有关:Preprocessor:MaterialPropsLocalCSCreateLocalCS各向异性:EDMP,ORTHO 和TB,ANEL各向异性材料通过21个相互独立的参数和DENS定义使用局部坐标系(EDLCS)和数据表(TB,ANEL)第10页/共106页第十页，共107页。材料的定义材料的定义(dngy)E.非线性弹性材料非线性弹性材料非线性弹性材料包括三种材料模型:
8、Blatz-Ko模型:可压缩泡沫材料（例如聚氨酯橡胶）Mooney-Rivlin模型:不可压橡胶材料粘弹性材料:玻璃和类玻璃材料非线性弹性材料能够经受大的可恢复弹性变形。所有的超弹材料(Blatz-Ko和Mooney-Rivlin)应变是可逆的，但是粘弹性材料粘性部分的应变是不可逆的，弹性应变部分是可逆的。Blatz-Ko超弹模型:Blatz-Ko材料模型只用于压缩下的橡胶材料ANSYS/LS-DYNA自动设定泊松比(NUXY)为0.463，因此仅需要(xyo)输入DENS和GXY材料响应通过应变能密度函数W定义,第11页/共106页第十一页，共107页。材料的定义材料的定义(dngy).非线
9、性弹性材料非线性弹性材料Mooney-Rivlin超弹材料:TB,MOONEY,TBOPT用于定义不可压缩橡胶的材料响应与ANSYS隐式双参数模型基本相同需要输入DENS,NUXY,和常数C10和C01为保证不可压缩性质,NUXY必须在0.49和0.50间取值Mooney-Rivlin系数可以直接输入(TBOPT=0)或者通过LS-DYNA对测试数据的计算得到(TBOPT=2)。对后一种情况，举例如下:TB,MOONEY,1,2!材料1的计算数据TBDATA,1,0.0,0.0!C10 和C01设为零TBDATA,3,L0,w,t! 样品的原始长度、宽度和厚度TBDATA,6,LCID! 长度
10、变化与力载荷曲线数据注:如果L0,w和t都等于1.0,那么LCID=工程应力(yngl)vs.应变材料响应通过应变能密度函数W定义：1,2和3是应变不变量，K是体积模量。第12页/共106页第十二页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义.非线性弹性材料非线性弹性材料(cilio)粘弹性材料:TB,EVISC这类材料具有弹性（变形可恢复）部分和粘性（变形不可恢复）部分用于模拟类玻璃材料和火箭固体燃料等剪切关系由下式表达:除了密度DENS,还需输入以下(yxi)参数:Go=短期(初始)弹性剪切模量G=长期(无限)弹性剪切模量K=弹性体积模量1/=衰减常数第13页/共106页第十三页，共1
11、07页。材料材料(cilio)的定义的定义F.塑性材料塑性材料(cilio)塑性材料模型包含ANSYS/LS-DYNA中大多数非线性非弹性材料。要根据所分析材料的类型、应用领域和材料常数的可获取性来选择某个特定塑性模型。塑性模型可以分为五类:类别1：应变率和塑性无关的各向同性材料类别2:应变率和塑性相关的各向同性材料类别3:应变率和塑性无关的各向异性材料类别4:压力(yl)相关塑性类别5:温度敏感塑性为分析材料选择正确的类别非常重要，在某类别内选择特定的模型相比就不那么重要了，这通常取决于材料数据的可获取性。第14页/共106页第十四页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义.塑性材料
12、塑性材料(cilio)大多数非线性有限元分析精确性的关键在于材料常数的质量。为了得到最好的结果，应该从材料供应者那里得到材料常数或者去做材料特性分析。一些塑性模型需要输入附加的状态方程(EOS)。这些方程将会在介绍完所有的塑性模型后进行( jnxng)详细的讨论。第15页/共106页第十五页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义G.应变率无关各向同性塑性材料应变率无关各向同性塑性材料(cilio)类别1:应变率和塑性无关的各向同性材料1a:经典的双线性随动硬化(BKIN)1b:经典的双线性等向硬化(BISO)BKIN和BISO:TB,BKIN和TB,BISO这些模型通常用于整个成形持
13、续时间相对较长的过程（例如金属板冲压），以及大多数工程材料中（钢、铝、铸铁等）。两种模型都有两个斜率，弹性模量(tnxnmlin)(EX)和切向模量(ETAN)来表达材料的应力应变行为。BKIN和BISO模型所需输入的参数相同:MP命令定义DENS,EX和NUXYTB和TBDATA命令定义屈服应力和切向模量第16页/共106页第十六页，共107页。材料的定义材料的定义.应变率无关应变率无关(wgun)各向同性塑性材料各向同性塑性材料BKIN和BISO模型的差别(chbi)仅在于硬化假设不同。随动硬化假设二次屈服发生在2y等向硬化假设二次屈服发生在2maxBISO模型允许有温度相关:预加热载荷分
14、析和热瞬态分析(见第2-1章)指定六个温度条件下的材料数据使用MPTEMP,MPDATA,TBTEMP 和TBDATA设定高屈服应力模拟热弹性材料第17页/共106页第十七页，共107页。类别2:应变率和塑性相关的各向同性材料2a:塑性随动:带有失效(shxio)应变的Cowper-Symonds模型2b:幂率硬化:带有强度和硬化系数的Cowper-Symonds模型2c:分段线性:带有多线性曲线和失效(shxio)应变的Cowper-Symonds模型2d:率相关:通过载荷曲线和失效(shxio)应力定义应变率2e:应变率敏感:超塑性成形的Ramburgh-Osgood模型模型2a-2d可用
15、于一般材料和各向同性材料的塑性成形分析模型2a-2c利用Cowper-Symonds模型，模型的屈服应力与应变率因子有关:材料的定义材料的定义H.应变率相关应变率相关(xinggun)各向同性塑性材料各向同性塑性材料C和和P是是Cowper-Symonds应变应变(yngbin)率参数。率参数。第18页/共106页第十八页，共107页。塑性随动:TB,PLAW,1双线性硬化塑性(y和ETAN)硬化参数在0(kinematic)和1(isotropic)之间失效(shxio)应变决定删除失效(shxio)单元屈服应力:材料的定义材料的定义.应变应变(yngbin)率相关各向同性塑性材料率相关各向
16、同性塑性材料其中其中 0 是初始屈服应力是初始屈服应力,peff 是有效塑性是有效塑性(sxng)应变应变,Ep 是塑性是塑性(sxng)硬化模量，由此公式确定硬化模量，由此公式确定 :第19页/共106页第十九页，共107页。材料的定义材料的定义(dngy).应变率相关各向同性塑性材料应变率相关各向同性塑性材料幂率硬化:TB,PLAW,4带有双线性等向强化的塑性行为(xngwi)强度系数k和硬化系数n定义的幂率硬化屈服应力:其中其中e 是弹性是弹性(tnxng)应变。应变。第20页/共106页第二十页，共107页。材料的定义材料的定义.应变率相关应变率相关(xinggun)各向同性塑性材料各
17、向同性塑性材料分段线性:TB,PLAW,8模型在求解时非常有效，通常用于碰撞分析与ANSYS隐式中的TB,MISO模型类似用有效真应力与有效真应变(yngbin)载荷曲线定义应力应变(yngbin)行为输入失效应变(yngbin)，以确定需要删除的单元屈服面由Cowper-Symonds模型针对率相关进行缩放第21页/共106页第二十一页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义.应变率相关各向同性塑性材料应变率相关各向同性塑性材料(cilio)率相关:TB,PLAW,5这是最普通的应变率相关的塑性模型，因为(ynwi)弹性模量(E)、屈服应力(y)、切向模量(ETAN)和失效应力(FA
18、IL)均可以应变的函数形式输入。给定塑性应变率后的屈服应力如下定义:其中其中LCID 1 = defines y as a function of LCID 2 = defines E as a function ofLCID 3 = defines ETAN as function of LCID 4 = defines effective von Mises stress at failure as a function of第22页/共106页第二十二页，共107页。材料的定义材料的定义.应变率相关应变率相关(xinggun)各向同性塑性材料各向同性塑性材料应变率敏感应变率敏感 : TB
19、, PLAW, , , , 2是专门用于超塑性成形的特定模型是专门用于超塑性成形的特定模型(mxng)。Ramburgh-Osgood本构关系的屈服应力如下本构关系的屈服应力如下 :其中其中k 是材料系数是材料系数, m 是硬化系数是硬化系数, n 是应变率参数是应变率参数, 是应变率。是应变率。第23页/共106页第二十三页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义I.应变率相关各向异性塑性材料应变率相关各向异性塑性材料(cilio)类别类别 3:应变率相关各向异性塑性材料应变率相关各向异性塑性材料3a: 横向各向异性横向各向异性: 应变率相关应变率相关Hills屈服准则屈服准则3b:
20、 3参数参数Barlat: 用于铝板成形等正交各向异性模型用于铝板成形等正交各向异性模型3c: Barlat各向异性各向异性: 三维连续体成形各向异性模型三维连续体成形各向异性模型3d: 横向各向异性成形极限图硬化横向各向异性成形极限图硬化模型模型3a用于模拟用于模拟(mn)常规各向异性材料的高应变率成形过程常规各向异性材料的高应变率成形过程模型模型3b和和3c由由ALCOA开发专用于金属铝的加工成形开发专用于金属铝的加工成形模型模型3d专用于钣金成形专用于钣金成形第24页/共106页第二十四页，共107页。材料的定义材料的定义(dngy).应变率相关各向异性塑性材料应变率相关各向异性塑性材料
21、横向各向异性横向各向异性 : TB, PLAW, , , , 7通常用于各向异性的钣金成形通常用于各向异性的钣金成形可以通过定义载荷曲线参数来表达有效屈服应力和有效塑性应变可以通过定义载荷曲线参数来表达有效屈服应力和有效塑性应变(yngbin)的关系的关系屈服应力屈服应力:各向异性硬化各向异性硬化(ynghu)参数参数R用面内塑性应变率与面外塑性应变率的比用面内塑性应变率与面外塑性应变率的比值来定义值来定义:第25页/共106页第二十五页，共107页。材料的定义材料的定义.应变应变(yngbin)率相关各向异性塑性材料率相关各向异性塑性材料3参数Barlat:TB,PLAW,3开发用于铝板在平
22、面应力状态下的钣金成形对于线性硬化准则,输入y和ETAN对于指数硬化准则,输入n和m推荐的Barlat指数:体心立方晶格（BCC）金属取m=6，面心立方晶格（FCC）金属取m=8正交各向异性Lankford系数(xsh)用于长度与厚度比正交各向异性材料的坐标系通过EDMP命令输入第26页/共106页第二十六页，共107页。材料的定义材料的定义(dngy).应变率相关各向异性塑性材料应变率相关各向异性塑性材料Barlat各向异性:TB,PLAW,6用于三维连续材料的钣金成形过程中的材料模型，特别是铝大多用于实体材料（例如(lr)非板材）实验确定6个各向异性参数:a,b,c,f,g,h推荐的Bar
23、lat指数:体心立方晶格金属取m=6，面心立方晶格金属取m=8屈服应力:y=k(o+p)n其中o和p是初始屈服应变和塑性应变第27页/共106页第二十七页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义.应变率相关各向异性塑性材料应变率相关各向异性塑性材料(cilio)横向各向异性FLD:TB,PLAW,10用于模拟横向各向异性金属的钣金成形仅用于壳单元屈服行为可以通过(tnggu)sy和ETAN或有效应力和塑性应变曲线来定义成形极限图也可以用载荷曲线输入，来计算最大应变率第28页/共106页第二十八页，共107页。应力应变行为也可以通过多达应力应变行为也可以通过多达16个数据点来定义个数据点
24、来定义(dngy)。线性多项式状态方程也必须给定线性多项式状态方程也必须给定 (EOSOPT)。材料材料(cilio)的定义的定义J.压力相关塑性材料压力相关塑性材料(cilio)类别4:压力相关塑性4a:Elastic-PlasticHydrodynamic:在大应变下会失效的材料4b:GeologicalCapModel:地质盖帽模型Elastic-PlasticHydrodynamic:TB,PLAW,9,EOSOPT如果没有定义有效真应力和真应变，就假定为等向强化，而且必须指定(zhdng)Sy和ETAN来定义屈服强度:其中塑性硬化模量其中塑性硬化模量 Eh通过通过E 和和 ETAN定
25、义定义第29页/共106页第二十九页，共107页。材料的定义材料的定义(dngy).压力相关塑性材料压力相关塑性材料GeologicalCapModel:TB,GCAP无粘滞性双不变量地质盖帽材料模型地质力学问题或混凝土类材料双不变量盖帽理论扩展至包含随动强化采用剪切模量代替弹性模量(tnxnmlin)模型的详细信息请参考LS-DYNA理论手册（在与ANSYS6.0理论手册的同一张光碟上）。第30页/共106页第三十页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义K.温度敏感塑性材料温度敏感塑性材料(cilio)类别5:ANSYS/LS-DYNA中有四种塑性模型来描述温度效应.大部分模型需要
26、定义附加状态方程(EOS):5a:Bamman:使用内部状态方程变量的复杂材料模型5b:Johnson-Cook:高应变率和温度相关问题5c:Zerilli-Armstrong:高速冲击和某些金属成形过程5d:Steinberg:极高应变率条件下(105)材料成形的模拟Bamman:TB,EOS,4用于金属成形的复杂应变率相关材料模型内部状态方程变量通过常数Ai直接输入模型，无需定义附加状态方程。Bamman模型需要输入流动(lidng)应力参数Ci第31页/共106页第三十一页，共107页。A,B,C,m,和n是用实验方法确定的常数，p是有效塑性(sxng)应变也需要输入有效塑性(sxng)
27、应变率，由下式给出:材料的定义材料的定义.温度温度(wnd)敏感塑性材料敏感塑性材料Johnson-Cook:TB,EOS,1,EOSOPTJohnson-Cook模型主要用于高应变率过程，如伴随(bnsu)较大温升的机加工模型的开发源自弹道学需要输入DENS,EX,和NUXY屈服应力:第32页/共106页第三十二页，共107页。温度计算需要输入比热、熔点和室温通过下式中的失效常数D1-D5，失效应变可以并入到模型(mxng)中:其中Johnson-Cook参数输入后，要输入状态方程常数，可以是线性多项式或Gruneisen模型(mxng)(EOSOPT后面讨论)。材料的定义材料的定义(dng
28、y).温度敏感塑性材料温度敏感塑性材料第33页/共106页第三十三页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义.温度敏感塑性材料温度敏感塑性材料(cilio)Zerilli-Armstrong:TB,EOS,3,EOSOPTZerilli-Armstrong模型用于金属成形过程和高速冲击等这些(zhxi)应力与应变、应变率及温度相关的应用领域。这种模型必须使用状态方程。Zerilli-Armstrong模型需输入流动应力(Ci),温度(Bi)和热容(Gi)系数。第34页/共106页第三十四页，共107页。材料的定义材料的定义.温度温度(wnd)敏感塑性材料敏感塑性材料Steinberg:
29、TB,EOS,5,EOSOPT带失效(shxio)的高应变率(105)的固体变形非常适合于加工过程和高速冲击分析屈服强度是温度和压力的函数状态方程(EOS)决定压力第35页/共106页第三十五页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义L.状态方程状态方程(EOS)ANSYS/LS-DYNA中有三种不同(btn)类型的EOS:线性多项式:EOS是内能的线性方程Gruneisen:EOS通过两种方式定义压力体积关系列表格式（Tabulated ）:简化的EOS，也是内能的线性方程线性多项式:EOSOPT=1EOS是内能的线性方程压力由和线性系数Ci决定:P=C0+C1+C22+C33+(C
30、4+C5+C62)E其中=/01，和0是当前和初始密度第36页/共106页第三十六页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义.状态方程状态方程(EOS)Gruneisen:EOSOPT=2压力体积(tj)关系与材料是压缩还是膨胀有关。带有立方冲击速度-质点速度的Gruneisen状态方程通过和Gruneisen系数C,a,S1,S2,S3及0定义压力，对压缩材料：列表格式（列表格式（Tabulated） : EOSOPT = 3EOS是内能的线性方程是内能的线性方程(xin xn fn chn). 压力为压力为:P = Ci (vi) + Ti (vi) E其中其中 Ci 和和 Ti
31、分别是体积压力和温度分别是体积压力和温度, vi 是体积应变是体积应变第37页/共106页第三十七页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义M.空材料空材料(cilio)空材料:TB,EOS,2,EOSOPT空材料允许在不计算偏应力的条件下考虑状态方程空材料大多用于鸟撞分析需要输入密度DENS和截止压力。对空的梁和壳需要输入EX和NUXY也可定义拉压下的粘性和侵蚀(qnsh)（可选）EOSOPT需设定为1、2或3来指定参考的状态方程第38页/共106页第三十八页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义N.损伤模型损伤模型ANSYS/LS-DYNA有两种损伤模型:混凝土损伤:冲击
32、载荷下的钢筋混凝土复合材料损伤:用于吸能的复合材料失效(shxio)分析混凝土损伤:TB,CONCR,2仅用于SOLID164单元,需要输入泊松比、密度、混凝土和加强钢筋常数必须使用列表格式状态方程复合材料损伤:TB,COMP必须输入每个方向上的弹性模量、剪切模量和泊松比（无默认值）可以输入剪切、纵向拉伸、横向拉伸、横向压缩强度来定义失效(shxio)压缩失效(shxio)需要定义材料的体积模量第39页/共106页第三十九页，共107页。材料的定义材料的定义(dngy)O.泡沫材料泡沫材料ANSYS/LS-DYNA有5种不同的泡沫材料模型:闭室泡沫:低密度泡沫材料(例如聚氨酯泡沫)低密度泡沫:
33、高度可压缩性材料(例如座垫)粘性泡沫:用在碰撞跌落模拟中的能量吸收泡沫可压碎泡沫:永久性压碎材料(例如聚苯乙烯)蜂窝材料:正交各向异性压碎泡沫特定模型的选择(xunz)取决于所分析材料的类型ANSYS/LS-DYNA所有泡沫材料模型主要用于汽车碰撞分析第40页/共106页第四十页，共107页。材料的定义材料的定义(dngy).泡沫材料泡沫材料闭室泡沫:TB,FOAM,1开发用于低密度聚氨酯(常用于船用集装箱及汽车设计中的冲击限制物建模)要输入DENS,EX,初始泡沫压力Po,泡沫聚合密度比率(bl)包括封闭气压效应NUXY被近似地设为零屈服条件:y=a+b(1+c)其中a,b和c为实验确定的参
34、数,=V/Vo+o-1其中V是当前体积,Vo是初始体积,o是初始体积应变第41页/共106页第四十一页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义.泡沫材料泡沫材料(cilio)低密度泡沫:TB,FOAM,2主要用于模拟汽车座垫需要输入密度DENS和弹性模量EX采用载荷曲线标识号(LCID)输入应力应变行为对于压缩，模型用可能的能量耗散来假设材料的滞后(zhhu)行为对于拉伸，直到拉伸截止应力以前模型均表现为线性行为NUXY近似的设为零使用滞后(zhhu)卸载时，如果衰减常数=0，重新加载将会沿卸载曲线进行如果非零,初始载荷由1-e-t决定，可用粘性系数(0.05-0.5)模拟阻尼效应体积
35、粘度如果标记为1，则被激活滞后(zhhu)卸载使用形状卸载因数，数值上小于1能量耗散输入的滞后(zhhu)卸载(HU)因数在0到1之间，如果HU=1，就没有能量耗散第42页/共106页第四十二页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义.泡沫材料泡沫材料(cilio)粘性泡沫:TB,FOAM,3在碰撞模拟中吸能泡沫常用(chnyn)于模拟吸能材料（例如假人）仅用于压缩载荷下的实体模型由平行的非线性弹簧和粘性阻尼构成需要有DENS,EX(初始杨氏模量E1)和NUXY弹性刚度E定义为:E=E1V-n1其中n1是弹性刚度幂率粘性系数V定义为:V=V2|1-V|n2其中V2=初始粘度系数n2=粘
36、度系数幂率第43页/共106页第四十三页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义.泡沫材料泡沫材料(cilio)可压碎泡沫:TB,FOAM,4用于可永久压碎的材料（如聚苯乙烯固体）可选择粘性阻尼和截止张力（撕裂）卸载认为是完全弹性过程拉伸按照完全弹塑性处理需DENS,EX,NUXY需输入定义屈服应力与体积(tj)应变的载荷曲线体积(tj)应变为:=1V其中V为当前体积(tj)和初始体积(tj)之比第44页/共106页第四十四页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义.泡沫材料泡沫材料(cilio)蜂窝材料:TB,FOAM,5正交各向异性可压碎泡沫为侧面冲击缓冲器前端材料和航空结
37、构而开发可以分别定义法向应力和剪切应力的非线性行为需要DENS,EX,NUXY和粘性系数需输入(shr)完全压实的蜂窝的屈服应力和体积需输入(shr)弹性模量和每个正交方向上的应力与相对体积或体积应变载荷曲线第45页/共106页第四十五页，共107页。材料的定义材料的定义P. 离散离散(lsn)单元性质单元性质COMBI165离散单元要求有弹簧或阻尼性质弹簧需要有刚度系数或者力与变形曲线阻尼需要有阻尼系数或者力与变形速率曲线转动性质可以用来代替平动性质离散弹簧性质的六个选项:线弹性弹簧(TB,DISCRETE,0)通用非线性(TB,DISCRETE,5)非线性弹性弹簧(TB,DISCRETE,
38、3)弹性塑料弹簧(TB,DISCRETE,2)非弹性拉压(TB,DISCRETE,7)Maxwell粘性(zhnxn)弹簧(TB,DISCRETE,6)离散阻尼性质的两个选项:线性粘性(zhnxn)阻尼(TB,DISCRETE,1)非线性粘性(zhnxn)阻尼(TB,DISCRETE,4)第46页/共106页第四十六页，共107页。材料的定义材料的定义(dngy)Q.索单元性质索单元性质LINK167单元需要(xyo)有索材料属性单元压缩时（松弛状态）不承担载荷需要(xyo)定义密度(DENS)和弹性模量(EX)索链刚度:K=(E)(Area0)/(L0Offset)或者通过指定工程应力-应变
39、（载荷）曲线，而不考虑用杨氏模量来计算索链刚度第47页/共106页第四十七页，共107页。材料的定义材料的定义(dngy)R.刚性材料刚性材料声明(shngmng)一种材料是刚性的，从而这种材料构成的梁、壳和实体单元都成为刚体.下述几点很重要:刚体材料的杨氏模量不能任意大。LS-DYNA用杨氏模量计算接触罚刚度，而接触罚刚度决定了接触穿透。如果材料声明(shngmng)为刚性，那么任何属于这种材料的单元必须属于同一刚体。因此，分配材料属性时必须非常小心。正如前一章讨论的，最好考虑使用Parts，采用完全相同的单元类型、实常数集和材料来定义各种不同的Parts.EDMP,RIGID 命令不仅声明
40、(shngmng)一种材料是刚性的，同时也约束了刚体的运动特性第48页/共106页第四十八页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义S.一般材料一般材料(cilio)定义指导定义指导1.并非所有材料都支持每一种单元类型。查阅单元手册来决定采用哪种模型。2.一些模型需要说明状态方程来完成材料的定义。3.对每种材料模型，并非所有的常数和选项都需要输入(shr)。例如带有Cowper-Symonds常数的应变率相关塑性材料的常数设为零，就可以用作率无关模型。这可以用作处理允许的失效应变4.定义材料性质时单位要一致。不正确的单位不仅影响材料响应，也会影响接触刚度。单位的错误甚至可能导致模型无法
41、求解。5.不要低估精确材料数据的重要性。多花些精力以获得精确的数据。第49页/共106页第四十九页，共107页。材料材料(cilio)的定义的定义T. 材料材料(cilio)定义练习定义练习本练习讨论的问题(wnt)是:练习3-1.弹簧质量阻尼系统响应模拟第50页/共106页第五十页，共107页。接触面接触面第3-2章第51页/共106页第五十一页，共107页。接触面接触面本章本章(bnzhn)目标目标本章是关于接触面的内容.介绍了不同的算法(sunf)及推荐使用的算法(sunf)。主题:接触面概述单面接触算法(sunf)点对面接触算法(sunf)面对面接触算法(sunf)一般接触类自动接触类
42、刚性接触类固连接触类固连失效接触类第52页/共106页第五十二页，共107页。接触面接触面本章本章(bnzhn)目标目标主题(续):侵蚀接触类边接触类拉延筋接触类成形接触类2-D接触类定义基本接触接触的列表和显示接触的删除/撤消/激活高级接触控制一般(ybn)接触指导接触面的练习第53页/共106页第五十三页，共107页。 接触接触( jich)表面表面A.接触接触( jich)表面概述表面概述在ANSYS/LS-DYNA中，定义接触有很多方法.不同之处包括接触面如何描述，接触罚函数如何表达,以及不同算法间存在的优缺点。对一些接触模型，接触面被用来定义接触体的表面.这与隐式ANSYS中的新的面
43、对面算法是类似的,只是用户不必定义这些接触面本身，ANSYS/LS-DYNA会通过指定的节点组元自动生成接触面。另外一些接触模型允许模型的任何表面与其他表面接触，包括它本身。这种完全任意接触实际上是最容易定义的,而且在预先(yxin)不知接触表面（如整车碰撞模拟）时是非常有用的。第54页/共106页第五十四页，共107页。 接触接触( jich)表面表面.接触接触( jich)表面概述表面概述一般来说，当一个接触（从）节点或接触面穿透(chuntu)目标（主）面时,恢复力（罚力）会迫使之返回边界。接触罚刚度由LS-DYNA程序基于接触体的杨氏模量自动计算而得。这就是在定义刚体（材料）时，必须定
44、义真实的杨氏模量的重要原因。ANSYS/LS-DYNA可以模拟很大范围的接触状态:表面抛光通过定义带有剪切失效应力的速度相关的摩擦来实现。侵蚀接触当表面单元失效时，允许接触表面延伸到内部单元。边缘接触允许一个壳单元的边检测另一个壳的边不同于面面接触的一种特性。第55页/共106页第五十五页，共107页。 接触表面接触表面(biomin).接触表面接触表面(biomin)概述概述在ANSYS/LS-DYNA中定义接触时,只需要简单地指出接触表面（不总是必需的）、接触类型以及与给定接触类型相关的任何特定参数。由于(yuy)许多不同的接触类型可以使用，因此确定哪一种接触类型能最准确的描述所建模型常常
45、是非常困难的。理解ANSYS/LS-DYNA所提供的不同接触算法和接触类型对正确选择给定模型的接触面是非常重要的。接触算法是程序处理接触面的方法。有三种不同的算法：单面接触点对面的接触面对面的接触第56页/共106页第五十六页，共107页。接触表面接触表面(biomin)接触表面接触表面(biomin)概述概述接触类型是指具有某些(muxi)特定的相似属性的一系列接触类型。这里有十种不同的接触类:一般接触自动接触刚性接触固连接触固连失效接触侵蚀接触边接触拉延筋接触成形接触二维接触ANSYS/LS-DYNA支持24种此类接触算法和接触类型的组合。第57页/共106页第五十七页，共107页。每种接
46、触算法和接触类型都将详细每种接触算法和接触类型都将详细(xingx)介绍，以帮助我们选择能够精确体现所模拟介绍，以帮助我们选择能够精确体现所模拟物理现象的最合理的接触模型。物理现象的最合理的接触模型。接触接触( jich)表面表面接触接触( jich)表面概述表面概述第58页/共106页第五十八页，共107页。接触接触( jich)表面表面B.单面接触单面接触( jich)算法算法当一个体的外表面接触其自身(zshn)或其他体的外表面时，可用单面接触算法建立接触。单面接触是最常见的接触类型这是由于ANSYS/LS-DYNA程序自动搜索模型的外部表面以确定是否发生穿透。由于包括了所有的外部表面由
47、于包括了所有的外部表面(biomin), 因此不需要定义接触和目标表面因此不需要定义接触和目标表面(biomin)。单面接触对于处理接触区域不能提前预知单面接触对于处理接触区域不能提前预知的自接触或大变形问题是非常有效的。的自接触或大变形问题是非常有效的。第59页/共106页第五十九页，共107页。接触接触( jich)表面表面.单面接触单面接触( jich)算法算法ANSYS/LS-DYNA中的单面接触算法处理有限的接触表面时只会引起CPU时间很少量的增加。大多数冲击和碰撞的问题需要定义单面接触，因为有的接触表面是不能预知的。当接触单元的接触穿透超过(chogu)单元厚度的40%，单面接触算
48、法将被自动解除。这对以下状态存在潜在的问题:过薄的部件具有低刚度值的柔性材料非常高速运动的物体之间的接触第60页/共106页第六十页，共107页。接触接触( jich)表面表面.单面接触单面接触( jich)算法算法这些状况会导致接触节点( jidin)超出40%的深度条件。接触算法将假设表面不再接触，而且将会发生材料渗透，最终接触节点( jidin)残留在目标表面后面。单面接触算法不在ASCIIrcforc的文档中记录总的接触力。如果想得到接触力，则应该采用点对面或面对面算法。单面接触算法包括以下接触模型:单面(SS)，自动单面(ASSC)，自动一般(AG)，侵蚀单面(ESS)，单边(SE)
49、，和二维自动单面(ASS2D)。第61页/共106页第六十一页，共107页。当接触节点穿透目标表面时，采用点对面接触算法建立接触。因其不对称性，此法是最快捷的算法，此算法只处理冲击目标表面的接触节点。对于点对面接触算法,必须定义接触和目标表面的节点的组元或part（part集）号，这类似(lis)于ANSYS隐式方法。点对面接触算法对于接触区域相对较小而且接触区域已提前预知的情况非常有效。并对节点与刚体的接触也非常有效。接触表面接触表面C.点对面点对面(dumin)接触算法接触算法第62页/共106页第六十二页，共107页。以下是用于点对面(dumin)接触的指南: TARGET SURFAC
50、E CONTACT NODES1.平面或凹面应作为目标面而凸面应作为接触面平面或凹面应作为目标面而凸面应作为接触面2.较粗网格较粗网格(wn )应为目标面应为目标面 而较细网格而较细网格(wn )应为接触面应为接触面3.3. 对拉延筋接触，拉延筋总是节点接触表面对拉延筋接触，拉延筋总是节点接触表面而板料则是目标面。而板料则是目标面。接触接触( jich)表面表面.点对面接触点对面接触( jich)算法算法点对面接触算法在点对面接触算法在ASCII rcforc的文档中记录接触合力的文档中记录接触合力 。点对面接触算法包括以下接触模型点对面接触算法包括以下接触模型: NTS, ANTS, RNT
51、R, TDNS, TNTS, ENTS, DRAWBEAD, FNTS第63页/共106页第六十三页，共107页。当一个体的表面(biomin)穿透另一个体的表面(biomin)时，采用面对面接触算法建立接触。面对面接触是完全对称的，因此接触面与目标面的选择是任意的。对面对面接触，需要定义接触面&目标面节点组元或part（或part集）号。节点可以属于多个接触表面(biomin)。面对面接触是一种普遍的算法，常应用到具有大的接触区域且接触表面(biomin)已知的情况。接触接触( jich)表面表面D.面对面接触面对面接触( jich)算法算法第64页/共106页第六十四页，共107页。面对面
52、接触算法在ASCIIrcforc的文档中记录接触合力。面对面接触算法包括(boku)以下接触模型:STS,OSTS,ASTS,ROTR,TDSS,TSES,TSTS,ESTS,FSTS,FOSSCONTACT AND TARGET DEFINITIONS ARBITRARYV面对面接触面对面接触(jich)对产生大量相对滑移对产生大量相对滑移的接触的接触(jich)（如一个木块在平面上的（如一个木块在平面上的滑移）非常有效。滑移）非常有效。接触表面接触表面(biomin).面对面接触算法面对面接触算法第65页/共106页第六十五页，共107页。Shell TOP surfaceShell BO
53、TTOM surfacepenetrating nodeGeneral ContactContactRestoring Force接触表面接触表面(biomin)E.一般接触类一般接触类一般(ybn)接触只考虑壳体单元一侧接触。对实体单元（brick），ANSYS/LS-DYNA总是用外法线创建目标面，因此所期望的接触总能被识别。恢复力（即抵抗节点穿透的惩罚力）将随着接触节点穿透目标表面而持续增加。节点经过一定壳单元厚度后，此力不会被消除。一般一般(ybn)接接触类型包括触类型包括:SSNTSSTSOSTS第66页/共106页第六十六页，共107页。接触接触( jich)表面表面F. 自动接触
54、自动接触( jich)类类自动接触考虑壳体单元两侧的接触。壳体接触表面的方向是自动确定(qudng)的。恢复力将随着接触节点穿透目标表面而持续增加，但只能增加到一点，这是由于壳单元的两个面都需要检测。自动接触模型自动接触模型(mxng)包包括括:ASSCAG (includes SE)ASS2DANTSASTSpenetrating nodeShell TOP surfaceShell BOTTOM surfaceAutomatic ContactContactRestoring Force第67页/共106页第六十七页，共107页。膝盖与挡板膝盖与挡板(dn bn)的接触的接触接触接触( j
55、ich)表面表面G.刚性接触刚性接触( jich)类类刚性接触RNTR和ROTR类似于NTS和OSTS接触，但它不是用线性刚度来阻止穿透，而是定义力-变形(binxng)曲线来实现。这种接触通常用于多刚体动力学，它们允许在不必模拟变形(binxng)单元的情况下，吸收能量。刚体对可变形(binxng)体的接触必须用一般、自动或侵蚀接触来定义。第68页/共106页第六十八页，共107页。接触接触( jich)表面表面H.固连接触固连接触( jich)类类固连接触用于连接两个不相似的网格，在很大程度上。这与ANSYS隐式中所用的绑定接触几乎是一样的。接触节点粘接在目标表面上。两个面必须是初始共面的
56、。目标面可以变形，迫使接触节点随之变形。固连接触只影响平移DOFs(UX,UY,UZ)固连接触模型(mxng)包括：TDNS,TDSS,andTSES接触。第69页/共106页第六十九页，共107页。接触接触( jich)表面表面I.固连断开接触固连断开接触( jich)固连断开接触实质是失效的固连接触。常被用来模拟点焊或螺栓连接。一旦符合(fh)失效方程,接触节点就能够从目标面上滑移或分离出来。TNTS失效方程基于法向力或剪切力,而TSTS失效方程基于法向或切向应力。fstied失效失效 (联接解除联接解除)fnffffnn failmss failm,+121第70页/共106页第七十页，
57、共107页。接触表面接触表面J.侵蚀侵蚀(qnsh)接触类型接触类型这些接触模型(ESS,ENTS,ESTS)应用于外表面上的实体(sht)单元发生失效的情况(例如,由于超过允许应变值)，从而需要内部实体(sht)单元承担抵抗穿透的作用。第71页/共106页第七十一页，共107页。接触表面接触表面(biomin)K.边接触类型边接触类型边接触用于壳单元(dnyun)的面法线与碰撞方向正交的情况。壳边接触（SE）自动选定所有的边线。SE接触也包含在自动一般(AG)接触中。第72页/共106页第七十二页，共107页。F = Ffriction+ FbendingDepth of drawbead接
58、触平面接触平面L.拉延拉延(lyn)筋接触类型筋接触类型拉延筋接触一般用于对坯料有特殊要求的金属成形过程。例如，冲压过程中经常由于坯料不能贴紧模具(mj)而引起了坯料的褶皱。拉延筋接触通过包含确保坯料在整个拉伸过程中与模具(mj)始终接触的弯曲和摩擦限制力来模拟实际的拉伸过程。第73页/共106页第七十三页，共107页。接触表面接触表面M.成形成形(chnxn)接触类型接触类型成形接触选项用于金属成形过程(guchng)中点对面(FNTS)成形,面对面(FSTS)成形以及单向面对面(FOSS)成形。对于这些接触类型，冲头和模具一般定义为目标面而工件则定义为接触面。这些接触类型网格无需连通,因此
59、减小了接触定义的复杂性。冲件网格的方向必须一致。成形接触选项基于自动接触类型，因此功能十分强大。第74页/共106页第七十四页，共107页。接触接触( jich)表面表面N.2-D接触接触( jich)类类由PLANE162单元组成的模型,只能定义为二维接触( jich)。由ANSYS/LS-DYNA支持的2D接触( jich)选项是ASS2D.默认的接触默认的接触(jich)表面是整个表面是整个模型模型 (即不采用目标面即不采用目标面)。接触接触(jich)表面表面 可以限定为一可以限定为一个个part集集 (EDASMP).2D 接触接触(jich)只支持静摩擦系只支持静摩擦系数数 (FS
60、)。第75页/共106页第七十五页，共107页。接触表面接触表面O.定义定义(dngy)基本接触基本接触ANSYS/LS-DYNA中定义接触的三个基本步骤是:选择接触模型能最好地模拟你的物理系统识别接触实体(单面接触不需要)定义接触及任何必要的其它输入参数选择接触模型:选则最适合于给定(idn)条件的接触模型，参考ANSYS/LS-DYNAUsersGuide并回顾本章的内容。对大多数分析，推荐使用自动一般(AG),点对面(NTS),和面对面(STS)接触，它们都非常强大，并适合于大多数应用。第76页/共106页第七十六页，共107页。接触接触( jich)平面平面.定义基本接触定义基本接触(
61、 jich)识别接触实体:除了单面接触模型外（SS,ASSC,AG,ESS,SE,andASS2D），所有ANSYS/LS-DYNA接触模型都需要定义接触面和目标面。虽然单面接触模型不必定义,但通过定义接触面它能够限定部分模型的接触。对于缺省值，此算法考虑了整个模型的可能接触。接触面和目标面能通过节点组元（CMcommand）或part号/part集（EDPARTandEDASMPcommands ）来定义。如第1-3章讨论到的，如果在改变(gibin)模型后重建part，则part列表会改变(gibin)，因此有必要在模型修改后经常更新part列表。否则，用以前的part号来定义接触将得到错
62、误的分析结果。最好的做法是在执行任何ANSYS/LS-DYNA的特定命令前完成所有的ANSYS几何模型的建立。第77页/共106页第七十七页，共107页。接触接触( jich)表面表面.定义基本接触定义基本接触( jich)如果利用part号(或part集)识别接触面与目标面，可以(ky)用boxID对接触面进一步限制。BoxID由EDBOXcommand定义:PreprocessorLS-DYNAOptionsContactDefineBox这些方形体积这些方形体积(tj)不能用于不能用于 节点组元。节点组元。限制接触处理的量在大型模型限制接触处理的量在大型模型中更重要一些中更重要一些 ，但
63、在包括整个，但在包括整个模型可能导致接触行为不合适模型可能导致接触行为不合适的小模型中也是很有用的。的小模型中也是很有用的。第78页/共106页第七十八页，共107页。接触表面接触表面(biomin).定义基本接触定义基本接触定义接触:EDCGEN命令可在接触面和目标面之间自动生成接触:PreprocessorLS-DYNAOptionsContactDefineContact先选择(xunz)需要的接触算法和相应的模型: 接触接触模型模型 接触算法接触算法第79页/共106页第七十九页，共107页。接触表面接触表面.定义定义(dngy)基本接触基本接触接下来规定静态和动态摩擦系数以及指数衰减
64、系数，粘性摩擦和粘性阻尼。ANSYS/LS-DYNA中，摩擦系数可以与速度相关并且可以使用一个(y)限制值来定义总的摩擦力。缺省值定义缺省值定义(dngy)模模型为无摩擦接触型为无摩擦接触 。第80页/共106页第八十页，共107页。接触表面接触表面.定义定义(dngy)基本接触基本接触摩擦系数，mc,的定义(dngy)是:DC 或或v = 0类似于类似于 mc = ms 最大摩擦力最大摩擦力 Flim可以由粘性摩擦系数可以由粘性摩擦系数VC和接触段的面积和接触段的面积Asegment来定义来定义: Flim = VC Asegment极限摩擦系数常用于接触引起塑性流动的情况。极限摩擦系数常用
65、于接触引起塑性流动的情况。 推荐推荐(tujin)其值为其值为 VC = 0.577 so, 这里这里 so 表示接触材料的屈服应力表示接触材料的屈服应力. m mc = m md + (m ms - m md )e -(DC) (v) wherem ms = 静摩擦静摩擦系数系数m md = 动摩擦系数动摩擦系数 DC = 指数衰减系数指数衰减系数v = 接触面间的相对速度接触面间的相对速度第81页/共106页第八十一页，共107页。接触接触( jich)表面表面.定义基本接触定义基本接触( jich)为避免接触中产生不期望的振动，可利用粘性阻尼系数VDC施加垂直于接触面的接触阻尼。输入值V
66、DC，需要一个阻尼值作为临界百分比:x=(VDC/100.0)xcrit=(VDC/100.0)(2mw)这里(zhl)m=质量w=接触段的自然频率在金属成形分析中，粘性阻尼常用于抑制法向振动。第82页/共106页第八十二页，共107页。接触表面接触表面.定义定义(dngy)基本接触基本接触定义摩擦数据后要定义接触起始和终止(zhngzh)时间:利于多级成形过程中设定后一阶段使用的工具到相应位置而不会与坯料互相影响。默认值在整个运算时间激活接触。如果运用已定义的Part号或Part集，给定BoxID用来进一步限制接触面或目标面的定义。由于当前由于当前(dngqin) UIDL的局限性，只的局限
67、性，只有在整个有在整个EDCGEN命令给出后，命令给出后， GUI 才才能识别能识别 Box IDs 是否是有效。是否是有效。 因此只有因此只有当当Box IDs (用用EDBOX命令命令) 、Part IDs 或或 集合已经被定义才可以设定集合已经被定义才可以设定Box IDs。第83页/共106页第八十三页，共107页。接触接触( jich)表面表面.定义基本接触定义基本接触( jich)在第一个EDCGEN对话框点击OK后,又弹出一个对话框以区分接触面和目标面。对于单面接触模型,第二个框一般不出现(chxin)，这是因为模型不需要区分接触面和目标面。对单面接触模型，EDCGEN命令需直接
68、键入(即批处理)来获得进一步限制接触面的特性。有些接触有些接触(jich)模型需要输入附加输模型需要输入附加输入参数。对这些模型，相应的将出入参数。对这些模型，相应的将出现特定的模型对话框现特定的模型对话框 第84页/共106页第八十四页，共107页。接触表面接触表面(biomin).定义基本接触定义基本接触需要(xyo)输入附加数据的接触系列是(EDCGENfieldsV1-V4):接触的模型指定输入进一步定义接触的模型指定输入进一步定义(dngy)了了接触。接触。 在左边介绍的在左边介绍的 Tiebreak点对面接触中点对面接触中 (TNTS) ，会出现对话框，要求规定两个面，会出现对话框
69、，要求规定两个面何时脱开。何时脱开。第85页/共106页第八十五页，共107页。接触表面接触表面P. 接触的列表接触的列表(libio)和显示和显示由于接触单元(dnyun)不能创建，因此在求解前列出定义了的接触表面对确保接触的正确定义是非常重要的。这用EDCLISTcommand来完成:PreprocessorLS-DYNAOptionsContactListEntities所有定义过的实体所有定义过的实体(sht)与指与指定的摩擦参数一起自动列出。定的摩擦参数一起自动列出。 注意每种接触定义有专门的参注意每种接触定义有专门的参考号考号第86页/共106页第八十六页，共107页。接触接触(
70、jich)表面表面.接触接触( jich)的列表和显示的列表和显示利用由EDCLIST输出的已定义(dngy)的接触(reference)号，可以由EDPC命令显示接触对:PreprocessorLS-DYNAOptionsContactSelectandPlot.Contact #1 Contact #2 Contact #3 EDPC既选择既选择(xunz)又显示出接触对。又显示出接触对。在求解前不要忘记重选需要的节点和单元在求解前不要忘记重选需要的节点和单元 第87页/共106页第八十七页，共107页。接触接触( jich)表面表面Q.删除删除/撤消撤消/恢复接触恢复接触( jich)用
71、EDDC命令(mnglng)删除定义错误的接触实体:PreprocessorLS-DYNAOptionsContactDeleteEntity接触实体只能在新分析中删除。接触实体只能在新分析中删除。对于对于EDDC 命令，命令， GUI 自动自动(zdng)提供提供 “DELE” 选项选项, 但仍需要指定接触和目但仍需要指定接触和目标组元和标组元和/或或Part ID/集，单面接触一般都不需要这些表面。集，单面接触一般都不需要这些表面。 删除模块中所有接触删除模块中所有接触, 键入命令键入命令 EDDC, DELE, ALLEDDC, DELE 需要需要:接触模型接触模型接触接触part或组元
72、或组元目标目标Part 或组元或组元第88页/共106页第八十八页，共107页。接触表面接触表面.删除删除/撤消撤消(chxio)/恢复接触恢复接触小型重启动分析中，可以撤消(EDDC,DACT)或激活(EDDC,RACT)一个定义(dngy)了的接触实体。PreprocessorLS-DYNAOptionsContactDeactivateEntityPreprocessorLS-DYNAOptionsContactActivateEntity接触接触(jich)的撤消和激的撤消和激活在多阶段成形模拟很有活在多阶段成形模拟很有用用 。EDDC 命令不支持完全重命令不支持完全重启动。启动。第8
73、9页/共106页第八十九页，共107页。接触接触( jich)表面表面R.高级接触高级接触( jich)控制控制ANSYS/LS-DYNA有许多高级接触控制选项大多数控制可以由EDCONTACT 命令定义，而且这些控制是全局的(即适合所有(suyu)定义了的接触实体):PreprocessorLS-DYNAOptionsContactAdvancedControl可以用EDSP或者EDCMORE命令来定义某些局部(如对特定的实体)的高级控制:PreprocessorLS-DYNAOptionsContactAdvancedControlPreprocessorLS-DYNAOptionsCon
74、tactAdditionalParms以下全局选项一般用于控制接触:控制接触搜索方法控制接触深度控制接触刚度第90页/共106页第九十页，共107页。接触接触( jich)表面表面.高级接触高级接触( jich)控制控制控制接触的搜索方法:ANSYS/LS-DYNA中,两个不同接触搜索方法:网格连贯性搜索块排序方法网格连贯性搜索中,接触搜索算法利用邻近单元的共享节点来搜索接触。当目标段与接触节点失去接触时，检查邻近段。网格连贯性方法是极快的，但是由于它要求(yoqi)接触表面具有连续的网格，因此又有局限性。过去，网格连贯性方法用于接触模型STS,NTS,OSTS,TSTS,TNTS,andTD
75、NS的缺省，但是新的块排序算法逐渐成为某些模块的缺省算法。第91页/共106页第九十一页，共107页。接触表面接触表面(biomin).高级接触控制高级接触控制在块排序方法中,由目标面所占据的三维空间被分为许多立方体（buckets）。节点可以与同一块或相连的块中的任一段相接触。bucketsort算法功能十分强大,但是在某种程度上比网格连贯性搜索要慢,尤其针对大模型。网格连通方法是ASTS,ANTS,ESTS,ENTS,及所有的单面接触模型的缺省方法。由于许多模型含有(hnyu)不连续网格,最好通过EDCONTACT 命令的壳体厚度选项(SHTK)将搜索算法转变为块排序方法将将 EDCONT
76、ACT 的的SHTK 域设置域设置(shzh)为为 Thk Incl-Exc Rgd (利用除刚体外的壳厚度利用除刚体外的壳厚度)或或 Thk Incl (包括刚体在内的壳厚度包括刚体在内的壳厚度)将导致如将导致如 NTS的接触模型使用的接触模型使用bucket sort算法。算法。第92页/共106页第九十二页，共107页。接触接触( jich)表面表面.高级接触高级接触( jich)控制控制控制接触深度:对于接触选项STS,NTS,TNTS,TSTS,andOSTS，ANSYS/LS-DYNA假定搜索的接触深度为1e10(如果不考虑厚度)。当接触节点穿过目标面时，就会产生一个与接触深度成比
77、例的接触（恢复）力。在动力学模型中，这将导致由于组件处于连续的相对运动而产生伪接触，从而引起(ynq)不稳定。如果接触深度很大,伪接触力会变得接近无穷大。如果节点滑到目标面的后面，它会被抛到物体外的空间中。为控制接触深度，将EDCONTACT 命令中的PENCHK域设置为“ON”。详细描述，请参考CommandsReference。第93页/共106页第九十三页，共107页。接触接触( jich)表面表面.高级接触高级接触( jich)控制控制由于(yuy)EDCONTACT 命令是用于设置总体接触控制，因此小穿透检测可用于模型中所有可用的接触实体。如果想将这一特性应用到局部基础上(如特殊接触
78、实体上)，则用EDSP命令来代替。EDSP命令将在以后讨论将将 PENCHK设为设为 “ON”， 程序将程序将只搜索与目标只搜索与目标(mbio)段厚度成比段厚度成比例的接触深度例的接触深度 。可以用另一个。可以用另一个 “ON” 选项来考虑最小对角线。选项来考虑最小对角线。第94页/共106页第九十四页，共107页。接触接触( jich)表面表面.高级接触高级接触( jich)控制控制控制接触刚度:ANSYS/LS-DYNA程序(chngx)中，罚函数法用于接触力的计算。在罚函数法中，一个弹簧被放在两个物体之间，其间的接触力由下式给出d dFkd d = 物体间的穿透量物体间的穿透量F =
79、k d d 这里这里k = 接触界面刚度接触界面刚度第95页/共106页第九十五页，共107页。接触表面接触表面(biomin).高级接触控制高级接触控制理想情况下，接触过程中接触面间不应该有穿透。这意味着接触界面刚度等于无穷大(k=)，而这会导致数据的不稳定。ANSYS/LS-DYNA程序根据接触面的材料特性和尺寸自动计算接触刚度。此值一般会是较好的结果经常检验( jinyn)d3hsp文件以确保求解时间步长小于接触稳定所需时间步长，基于材料属性和单元尺寸的最小时基于材料属性和单元尺寸的最小时间步长间步长0.56918e-6 秒小于稳定接秒小于稳定接触所需的触所需的(0.185e-5), 因
80、此因此(ync)模型应为模型应为 OK第96页/共106页第九十六页，共107页。接触接触( jich)表面表面.高级接触高级接触( jich)控制控制可以用一个总体接触刚度的比例因子SFSI来改变接触刚度，它将通过(tnggu)以下关系调整ANSYS/LS-DYNA的计算刚度(kcalc)：k=SFSIkcalcANSYS/LS-DYNA中SFSI的缺省值是0.10，提高EDCONTACT 命令中的SFSI,可以增加接触刚度。在侵蚀接触分析中经常增加SFSI。然而，接触刚度的增加也增加了收敛不稳定性的风险。尽量使得尽量使得 SFSI 不超过不超过 1.0第97页/共106页第九十七页，共10
81、7页。接触表面接触表面(biomin).高级接触控制高级接触控制ANSYS/LS-DYNA将采用接触面和目标面的材料特性和单元尺寸来确定一个缺省的接触刚度。如果模型的接触面之间的材料属性相差太大（如钢撞击泡沫），或单元尺寸相差太大,会产生不稳定性或非真实(zhnsh)的响应.当由于接触刚度不匹配而产生问题时，接触与目标面的接触刚度可以由ANSYS/LS-DYNA调整到比较相近。d3hsp文件显示的信息概括陈述了:“如果实际采用的求解时间步的值大于接触稳定性的时间值则调节时步过大表面的罚刚度”。第98页/共106页第九十八页，共107页。接触表面接触表面(biomin).高级接触控制高级接触控制
82、EDCONTACT 命令的PENO用来缩放接触( jich)刚度:有五个主要的选项有五个主要的选项 可用来控可用来控制不协调引起的接触制不协调引起的接触(jich)刚度刚度:使用接触和目标刚度的较小值使用接触和目标刚度的较小值使用目标使用目标 (主主) 平面刚度值平面刚度值使用接触使用接触 (从从)平面刚度值平面刚度值使用面积或质量的加权值使用面积或质量的加权值 使用与壳厚度成反比的从节点的刚度值使用与壳厚度成反比的从节点的刚度值 (通常不推荐）通常不推荐）第99页/共106页第九十九页，共107页。接触接触( jich)表面表面.高级接触高级接触( jich)控制控制如本节开头所提到的，ED
83、CONTACT 命令用于设置高级总体(zngt)接触控制。如果需要局部接触控制则应采用EDSP和EDCMORE命令:PreprocessorLS-DYNAOptionsContactAdvancedControlPreprocessorLS-DYNAOptionsContactAdditionalParmsEDSP命令适用于STS,NTS,OSTS,TNTS,和TSTS接触。如同EDCONTACT 命令，它能控制小穿透的开和关，但只用于特定接触实体。第100页/共106页第一百页，共107页。接触表面接触表面(biomin).高级接触控制高级接触控制同样的，EDCMORE命令指定了罚函数比例因
84、子，SFS和SFM,分别对应于特定接触实体的接触(从)和目标(主)面。当接触刚度在两个表面间有很大差异时就会需要这些参数。EDCMORE参数也可通过EDDC命令来控制。以后(yhu)附加的局部接触控制将补充到EDCMORE命令中。第101页/共106页第一百零一页，共107页。接触接触( jich)表面表面S.一般接触一般接触( jich)指南指南虽然最近LSTC已在LS-DYNA加入了初始干涉性能，但是ANSYS/LS-DYNA并不支持。这是因为装配问题通常为静态分析这还不能由显式方法完全解决。因此如果你的模型中含有任何初始节点穿透，LS-DYNA会在运算前将重叠面移出接触。确保使用真实的材
85、料性能和壳的厚度值。材料性能和接触面的几何形状被用来确定接触罚刚度。同一parts间不要进行( jnxng)多次接触定义。如果不能预先获知准确的接触情况则利用单面接触(如汽车碰撞分析，利用ASSCorAG接触).第102页/共106页第一百零二页，共107页。接触表面接触表面(biomin).一般接触指南一般接触指南求解(qiji)前列出和显示出定义的接触表面以确保接触定义的正确性。如果分析在进行不久开始产生发散，则应该检验随后的ASCII输出文件。这些文件中显示的过大能量能辨别导致问题的接触定义:GLSTAT: 总体能量分配MATSUM:按照PartID输出能量SLEOUT:接触能量输出总是
86、先用小的实验模型检查接触定义而不是用大的模型进行调试。常出现的接触问题可能实际上只是单位问题、加载错误或材料定义的错误。第103页/共106页第一百零三页，共107页。材料的定义材料的定义(dngy)T. 接触练习接触练习本练习讨论的问题:练习3-2.穿甲分析(fnx)（冲击分析(fnx)中的塑性和失效）第104页/共106页第一百零四页，共107页。接触表面接触表面(biomin).接触表练习接触表练习此练习由以下问题组成(zchn):练习3-3.铝棒冲击分析第105页/共106页第一百零五页，共107页。March7,2002Inventory#0016303-106感谢您的观赏(gunshng)！第106页/共106页第一百零六页，共107页。内容(nirng)总结材料的定义本章目标。混凝土损伤: 冲击(chngj)载荷下的钢筋混凝土。复合材料损伤: 用于吸能的复合材料失效分析。不正确的单位不仅影响材料响应，也会影响接触刚度。平面或凹面应作为目标面而凸面应作为接触面。例如，冲压过程中经常由于坯料不能贴紧模具而引起了坯料的褶皱。输入值 VDC，需要一个阻尼值作为临界百分比:。经常检验 d3hsp文件以确保求解时间步长小于接触稳定所需时间步长，。感谢您的观赏第一百零七页，共107页。
